Three-dimensional modeling of natural heterogeneous objects

En la medicina y otros campos relacionados cuando se va a estudiar un objeto natural, se toman imágenes de tomografía computarizada a través de varios cortes paralelos. Estos cortes se apilan en datos de volumen y se reconstruyen en modelos computacionales con el fin de estudiar la estructura de dic...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
doctoralThesis
Fecha de publicación:
2016
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/19579
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/19579
https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.19579
Palabra clave:
Modelado tridimensional
Objeto heterogéneo natural
Función implícita
Modelo de superficie
Modelo de volumen
Three-dimensional modeling
Natural heterogeneous object
Implicit function
Surface model
Volume model
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicas
Modelos de superficies
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Gómez Mora, Miller
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description En la medicina y otros campos relacionados cuando se va a estudiar un objeto natural, se toman imágenes de tomografía computarizada a través de varios cortes paralelos. Estos cortes se apilan en datos de volumen y se reconstruyen en modelos computacionales con el fin de estudiar la estructura de dicho objeto. Para construir con éxito modelos tridimensionales es importante la identificación y extracción precisa de todas las regiones que comprenden el objeto heterogéneo natural. Sin embargo, la construcción de modelos tridimensionales por medio del computador a partir de imágenes médicas sigue siendo un problema difícil y plantea dos problemas relacionados con las inexactitudes que surgen de, y son inherentes al proceso de adquisición de datos. El primer problema es la aparición de artefactos que distorsionan el límite entre las regiones. Este es un problema común en la generación de mallas a partir de imágenes médicas, también conocido como efecto de escalón. El segundo problema es la extracción de mallas suaves 3D que se ajustan a los límites de las región que conforman los objetos heterogéneos naturales descritos en las imágenes médicas. Para resolver estos problemas, se propone el método CAREM y el método RAM. El énfasis de esta investigación está puesto en la exactitud y fidelidad a la forma de las regiones necesaria en las aplicaciones biomédicas. Todas las regiones representadas de forma implícita que componen el objeto heterogéneo natural se utilizan para generar mallas adaptadas a los requisitos de los métodos de elementos finitos a través de un enfoque de modelado de ingeniería reversa, por lo tanto, estas regiones se consideran como un todo en lugar de piezas aisladas ensambladas.
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Sin embargo, la construcción de modelos tridimensionales por medio del computador a partir de imágenes médicas sigue siendo un problema difícil y plantea dos problemas relacionados con las inexactitudes que surgen de, y son inherentes al proceso de adquisición de datos. El primer problema es la aparición de artefactos que distorsionan el límite entre las regiones. Este es un problema común en la generación de mallas a partir de imágenes médicas, también conocido como efecto de escalón. El segundo problema es la extracción de mallas suaves 3D que se ajustan a los límites de las región que conforman los objetos heterogéneos naturales descritos en las imágenes médicas. Para resolver estos problemas, se propone el método CAREM y el método RAM. El énfasis de esta investigación está puesto en la exactitud y fidelidad a la forma de las regiones necesaria en las aplicaciones biomédicas. Todas las regiones representadas de forma implícita que componen el objeto heterogéneo natural se utilizan para generar mallas adaptadas a los requisitos de los métodos de elementos finitos a través de un enfoque de modelado de ingeniería reversa, por lo tanto, estas regiones se consideran como un todo en lugar de piezas aisladas ensambladas.In medicine and other related fields when a natural object is going to be studied, computed tomography images are taken through several parallel slices. These slices are then stacked in volume data and reconstructed into 3D computer models. In order to successfully build 3D computer models of natural heterogeneous objects, accurate identification and extraction of all regions comprising the natural heterogeneous object is important. However, building 3D computer models of natural heterogeneous objects from medical images is still a challenging problem, and poses two issues related to the inaccuracies which arise from and are inherent to the data acquisition process. The first issue is the appearance of aliasing artifacts in the boundary between regions, a common issue in mesh generation from medical images, also known as stair-stepped artifacts. The second issue is the extraction of smooth 3D multi-region meshes that conform to the region boundaries of natural heterogeneous objects described in the medical images. To solve these issues, the CAREM method and the RAM method are proposed. The emphasis of this research is placed on accuracy and shape fidelity needed for biomedical applications. All implicitly represented regions composing the natural heterogeneous object are used to generate meshes adapted to the requirements of finite element methods through a reverse engineering modeling approach, thus these regions are considered as whole rather than loosely assembled parts.Doctor en IngenieríaDoctoradoPontificia Universidad JaverianaDoctorado en IngenieríaFacultad de IngenieríaFlórez Valencia, Leonardo2017-04-26T19:01:00Z2020-04-15T13:54:12Z2017-04-26T19:01:00Z2020-04-15T13:54:12Z2016http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/19579https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.19579instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, “Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores”, los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2022-04-29T17:35:09Z